视频服务器从核心功能上可以分为视频编码器和视频解码器两大类,图4-18所示为H3C的两款编码器与解码器的外观。视频编码器位于视频监控系统的前端,而视频解码器则位于系统后端即用户访问端。
图4-18 编码器与解码器的外观
(一)视频编码器
视频编码器用于实现前端信号(视频、音频及其他信号)的数字化编码压缩并封装为IP数据包,通过IP网络传送到指定的目的地址。具体功能包括模拟摄像机的模拟视音频信息和报警信息的接入、编码/压缩、传输以及外围设备(如摄像机、云镜、矩阵等)的控制。上述信息经视频编码器处理后通过IP网络上传至中心管理平台,再由中心管理平台分发至客户端、视频解码器以及录像存储设备。
视频编码器与网络摄像机最大的差异在于,视频编码器的视频源来自模拟摄像机,需要与模拟摄像机配合使用,而网络摄像机是一体化的,本身就集成了模拟视频采集功能。从目前的情况来看,尽管网络摄像机正在大量涌现,但因为以下两个原因,视频编码器仍将在全数字视频监控系统中占据不可替代的重要位置:一是大量已建的模拟和数字监控系统亟待网络化改造,为了保护现有模拟摄像机的投资,这些改造将产生庞大的视频编码器部署需求;二是目前网络摄像机的选择面还远远没有模拟摄像机大,难以满足不同用户差异化的应用需求,所以很多应用场合必须基于模拟摄像机加视频编码器的模式实现前端的数字化、网络化。
(二)视频解码器
视频解码器又叫数字矩阵,是把数字音视频信号变为模拟音视频信号的设备,接收IP网络中的音视频数据流,将数字信号转换为模拟信号,输出到电视墙、多媒体大屏幕和功放等模拟音视频设备,通常部署在用户的监控中心。整体的性能相当于模拟视频监控系统中的模拟音视频矩阵。视频解码器与PC客户端的不同在于,视频解码器一般基于硬件解码,通过专门的显示设备显示监控图像,而PC客户端直接通过PC显示屏显示监控图像。由于PC客户端还有更多控制管理功能,且接入灵活、操作方便,所以基于PC客户端进行监控浏览的应用越来越普遍。但由于视频解码器基于硬件,性能稳定、图像质量好,因此对于很多需要集中解码上墙的应用还是有着很普遍的意义。视频解码器一般具有丰富的接口,如以太网接口、模拟音频接口、模拟视频接口、HDMI数字高清视频接口、VGA视频接口、RS-485串口和RS-232串口等,可适应多种组网环境。
视频解码器主要完成响应控制指令、视频调用、视频解码等功能。
(1)响应控制指令:视频解码服务子系统响应视频显示控制子系统的视频调用、切换功能。
(2)视频调用功能:视频解码服务子系统可根据用户调用指令,实现对制定视频源的调用功能。
(3)视频解码功能:对接收的视频,完成解码,输出模拟信号。
(三)解码器的综合应用
全数字视频监控系统的监控中心采用多台数字高清解码器构成高清数字矩阵取代了传统的模拟视频矩阵来管理电视墙。它的主要功能与模拟视频矩阵基本相同,都是基于交换的原理来管理前端视频源切换上电视墙。
控制中心向数字矩阵发送相关预览指令,高清数字矩阵从指定前端获取高清数据流,并解码由高清接口输出到高清电视墙。由此能进一步实现切换、轮巡等操作。控制中心还能向存储系统发送检索指令,存储系统将相关的历史码流推给高清数字矩阵,解码上墙。数据流向如图4-19所示。
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图4-19 解码数据流向示意图
单台高清解码器可同时解码四路HD720P高清码流,实现单画面显示或四分割显示。当然,也向下兼容解码输出4CIF的视频图像。
解码矩阵较模拟视频矩阵具有更多数字系统的功能。
高清解码:高清解码器支持解码HD720P、1280×960、1600×1200等多个高清编码格式。为未来高清系统升级已经预留解码资源,可实现无缝升级。标清解码器最高支持解码QCIF/CIF/2CIF/DCIF/4CIF等多个标清编码格式。
全实时解码:预览和回放时,画面均可达到25fps全实时图像画质,随着系统的不断优化,未来将突破传统的25fps限制,达到更高的帧率,比如50fps。
优化的解码方式:正对数据源不同,可设置更合理的解码方式。当数据源为实时数据流时,可设置为实时性优先以降低延迟;当数据源为回放数据流时,可设置为流畅性优先以获得更清晰流畅的回放效果。
单画面和四画面分割:目前以支持高清视频四分割显示为主,更合理地利用大尺寸的高清显示屏。
拖拽操作:可将任意高清监控头拖拽至任意高清显示屏解码显示。可将一组监控头拖拽至一组高清显示屏解码显示。
多种轮切模式:可实现多个高清监控头在一个高清显示屏中自动轮巡切换显示;一组高清监控头在一组高清显示屏中自动轮巡切换显示;轮巡间隔时间可由用户自定义。灵活的切换模式有利于提高监控有效性。
解码数字矩阵较之模拟视频矩阵有些突出的优点。
高清图像质量:高清数字矩阵可无损地还原出原始编码图像的效果(与模拟系统不同,数字信号经过网络传输后,不会因传输距离、线路质量等因素受到干扰)。在标准的HD720p分辨率格式下,还原出的模拟图像可实现大于700TVL以上的图像效果,确保图像显示质量。与此同时,还能解码HD960p、1600×1200的高清码流。
易于搭建:高清数字矩阵采用成熟技术和产品,易于构建和维护;其次,数字解码器的视频输入是通过网络来完成,不涉及大量的模拟信号输入,其安装和管理都非常简便。
易于部署:高清数字矩阵的视频输入是通过网络来实现的,只要有IP网络的地方都可以部署数字矩阵,不受到信号传输距离的限制。
易于扩展:前端高清网络摄像机的码流经过网络传输到高清数字矩阵后,经过解码还原为非压缩信号输出到电视墙。也就是说,只要能够接入网络的视频信号,均可作为数字矩阵的输入端。这与传统的模拟矩阵M×N的架构(例如128进16出矩阵,M=128,N=16)相比,其输入数量几乎是无限制的。
易于管理:与模拟系统不同,数字矩阵系统是标准的IP网络模块,可接入统一的视频管理平台进行统一管理,其视频切换策略等均可通过电脑管理界面完成,不受到硬件的物理限制,而且通过管理平台可方便地实现其工作状态管理和在线激活等网管功能。
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